磁控管的结构

磁控管的结构

 磁控管通常有一个高导电率 无氧铜制成的阳极，腔体中间是一个发射电子的阴极，阳极上有许多小腔是产生高频率振荡的 谐振回路，阴极及阳极中间为电 子作用的空腔，在这一空腔内加有均匀的、与阴极袖线相平行的磁场。磁场通常由两种方式产生，在小功率磁控管里往往采用永久磁铁，而在大功率磁控 管中普遍地使用电磁铁，将数千伏直流电压加在阴极与阳极 之间。为了安全起见，通常将阳极接地，而将阴极接以负高 压。微波能量的输出一般有三种形式：①同轴输出型。②波导输出型。③天线辐射型。

为了保证作用空间的磁场均匀及减少漏磁，在磁控管的天线-极极阴阳两端带有软铁制成的磁极，并由其构成电子管外壳的一部分。 磁控管阴极根据不同的设计，通常做成间热式和直热式两种。 所谓间热式，即阴极由热源来加热，而热源就装在阴极管内。 而直热式，即热源本身就是用电子发射材料 制成的，它既是加热体又是阴极。

    磁控管工作原理 当磁控管阴极与阳极间存在着一定的直 流电场时，从阴极发射的电子受阳极上正电 位的影响加速而向阳极移动，空间交叉存在 着磁场，磁场方向与电场方向垂直，同时也与 电子运动方向垂直。众所周知，当带电体在垂 直磁场中运动时,将受到磁场的作用力，该作 用力与磁场及电子运动的方向垂直。因此，电子离开阴极向阳极移动时受到磁场力的作用，结果使电子偏离原来的方向而呈圆周状运动。不同的磁场 与电场比值使电子具有不同的圆周运动半径。在某一持定的 电压及磁场值下，正好电子能绕阴极旋转。在这种情况下，虽 然在阴极与阳极间加有直流电压，但是在外电路将不出现阴 极电流。只有阳极电压超过某一压值时，在外电路里才会出现 电流。这一状态称之为临界状态。如果阳极电压继续升高,那 末电子运动的半径会超过阳极的内径，电子在作用空间作一 定状态的圆周运动并最终打到阳极。磁控管的功能就是能产 生一定圆周运动状态的电子，把电子由电场中获得的能量在 到达阳极的过程中不断地转换为谐振腔中高频振荡所需的能 釐，并以一定频率发射。能进行能量交换的高频圆周运动状态 的电子，要靠阳极上谐振腔的作用。阳极有偶数个谐振腔，或称“槽路”。在磁控管X作时，相邻谐振腔上的磁场方向相反 ，其翼片上的电场方向也相反，即在 二相邻谐振腔间有180。的相位差，通常称之为磁控管的X模 振荡。由干腔内存在着高频电磁场，因此在高频率电场为负的 翼片附近，高频电场与直流电场方向相反而部分抵销，因此， 在阴极上发射的电子，如果是处于阳极的翼片为负的位置，电 子运动連度就比没有高频场时慢。当电子受磁场的作用力而 反时针方向旋转时，处于正高频场附近的电子的运动速度将 大于处于负高频场附近的电子的运动速度，其结果是，在两极 之间的腔中作圆周运动的电子将出现“集聚”现象，均匀的电 子分布变成了样的翼状电子云”，绕着阴极轴心旋 转。

    磁控管的电子运动频电磁场的谐振，解释如下:阴 极以一定的速度发射电子,当电子旋转到谐振腔翼片附近时， 如果外加电场正好使翼片处电场为负，那末它将对电子有排加的阳极电压称之为同步电压。斥作用，使电子速度降低，电子速度降低而听损失的能量不 会消失，而是将能量交换给了高频电磁场，电子在绕阴极旋 转的过程中，每经过一个腔体翼片，均受到一次减速而失去 一部分能量，直到其到达阳极为止。电子在这一过程中损失 的能量变成了高频场的能量，再由无线辐射出去。没撞到阳极上的磁控管中的电子，由于受场作用力而重新返回到阴极 附近，当电子返回到阴极附近时，它又受到电压的加速而飞 向阳极，进行第二次能量交换，循环往复直到最后落到阳极 上。在阳极上，电子将其剩余的能量最终变成了热能。由此 可见，电子是微波产生的客体，磁控管是电子云的“工作 间’’。在磁控管工作时，整机设备上设有防止励磁电流突然消 失的装置，以免正在工作的磁控管在失去磁场时，管内强大 的电子云打上阳极使磁控管烧毁。

通过上面知识的学习，我们已基本了解了微波设备中微 波的来源，它是一切微波设备输出功率的“心脏”。下面是一个干燥设备的微波源的性能指示，它可以使我们对磁控管的 使用有一个感性的认识。